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公開番号2025161281
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024064342
出願日2024-04-12
発明の名称二酸化炭素回収方法
出願人JFEエンジニアリング株式会社
代理人個人
主分類B01D 53/04 20060101AFI20251017BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】製品CO₂の消費や消費エネルギーの増加をすることなく、製品CO₂の純度と回収率を高める二酸化炭素回収方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る二酸化炭素回収方法は、二酸化炭素含有ガスにおける二酸化炭素濃度を40～60%に濃縮する一次濃縮工程と、一次濃縮ガスを、3個の容器からなる吸着分離装置による二次濃縮工程とを備え、二次濃縮工程は、2つの容器を直列に連結して二酸化炭素を吸着する吸着工程と、その後、2つの容器を切り離し、破過した吸着材が充填されている容器と脱着・減圧された3つ目の容器を連結して、均圧と、破過した容器内の二酸化炭素濃度の濃縮と、破過した容器から流出する二酸化炭素の3つ目の容器での捕捉と、を行う均圧・濃縮・捕捉工程と、均圧・濃縮・捕捉工程に使用する2つの容器以外の容器で行う吸着継続工程と、回収工程と、を備え、吸着工程と、均圧工程と、吸着継続工程と、回収工程と、を繰り返して行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素含有ガスにおける二酸化炭素濃度を、一次濃縮装置を用いて40～60%に濃縮する一次濃縮工程と、
二酸化炭素を吸着する吸着材が充填されたＮ個（Ｎ≧３）の容器を用いて、前記一次濃縮工程で二酸化炭素濃度が濃縮された一次濃縮ガスを、Ｎ個の容器が吸着、脱着、均圧を繰り返す吸着分離装置を用いて二次濃縮する二次濃縮工程と、を備えた二酸化炭素回収方法であって、
前記二次濃縮工程は、
（Ｎ―１）個の容器を直列に連結して、最上流側の容器内の吸着材が破過し、かつ最下流側の容器内の吸着材が破過する前の状態まで前記原料ガスを流通させ、二酸化炭素を吸着する吸着工程と、
該吸着工程の後、前記連結した最上流の破過した吸着材が充填されている容器を連結から切り離し、切り離した容器と二酸化炭素回収のための脱着によって減圧された容器を連結して、連結された２つの容器の均圧と、破過した充填材が充填されている容器内の二酸化炭素濃度の濃縮と、破過した充填材が充填されている容器から流出する二酸化炭素の前記減圧された容器での捕捉と、を行う均圧・濃縮・捕捉工程と、
前記均圧・濃縮・捕捉工程で均圧を行う２個の容器以外の（Ｎ－２）個の直列に連結した容器に原料ガスを通流し、二酸化炭素の吸着を継続する吸着継続工程と、
前記均圧・濃縮・捕捉工程の後、破過した充填材が充填されている容器の減圧による二酸化炭素の脱着により二酸化炭素を回収する回収工程と、
前記均圧・濃縮・捕捉工程の後、二酸化炭素の捕捉を行った容器を前記吸着継続工程において吸着継続中の容器の最下流側に連結して一連の容器で吸着を行う前記吸着工程と、を備え、
前記吸着工程と、前記均圧・濃縮・捕捉工程と、前記吸着継続工程と、前記回収工程と、を繰り返して行うことを特徴とする二酸化炭素回収方法。
続きを表示（約 160 文字）【請求項２】
前記均圧・濃縮・捕捉工程は、破過した吸着材が充填されている容器の出口と脱着によって減圧された容器の入口を連結して行うことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項３】
前記一次濃縮装置として、膜分離装置を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
二酸化炭素（以下、「CO
2
」という場合あり）を含有する原料ガスから、二酸化炭素吸着材（以下、単に「吸着材」という）を用いて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素を、吸着材を用いて回収する方法としては、吸着材を充填した２つの容器を用いて、交互に吸着と脱着を繰り返す方法（圧力スイング式吸着法（PSA））がよく知られている。
２つの容器で交互に吸着と脱着を繰り返す場合、CO
2
回収率を上げるためには、捕捉できず漏れ出るCO
2
が増加しないうちに吸着をやめる必要があるが、この場合には、回収CO
2
の純度が低くなる。
【０００３】
他方、回収CO
2
の純度を高くするために吸着時間を長くして吸着しているCO
2
量を増やすと、捕捉できず漏れ出るCO
2
が増加してCO
2
回収率が低下する。
このように、２塔（容器）式の場合には、回収CO
2
の純度を上げることと、CO
2
回収率を上げることとは、いわゆるトレードオフの関係にある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、CO
2
回収率を下げることなく、高純度CO
2
を得るために、吸着後の容器に製品CO
2
を流して吸着CO
2
の純度を上げ、CO
2
の純度を上げた容器を減圧して高純度CO
2
を回収する方法が開示されている。
この場合、吸着後すぐに脱着することができないので、吸着、高純度化、脱着という３つの工程を得るため、３つの容器を用いることで、連続処理を可能としている。
【０００５】
また、高純度CO
2
を得る他の方法として、例えば特許文献２には、充填材を充填した２つの容器を直列に連結し、１塔目が破過し２塔目が破過する前まで吸着を行い、次に２塔を切り離し、破過する前の前記２塔目に予め昇圧した容器を連結して吸着を行うという方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、膜分離装置で一次濃縮し、さらに、吸着分離装置で二次濃縮することで、排ガスから二酸化炭素を高濃度で回収する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第２６８１８９４号公報
特許第２５７９１７９号公報
特開平６－９９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
燃焼排ガスのような10%程度の低濃度で二酸化炭素が含有されたCO
2
含有ガスから、CO
2
を99%以上に濃縮することができれば、冷凍用ドライアイス製造などの用途に回収CO
2
の販路が広がることが期待される。特に99.5%以上に濃縮することでJIS規格に規定される工業用ガスなどの品質を満たすことができれば、さらに販路が広がると期待される。
この点、PSAは中程度の濃度で二酸化炭素が含有されたCO
2
含有ガスを高濃度に濃縮することが可能な装置であるが、10%程度の低濃度で二酸化炭素が含有されたCO
2
含有ガスを濃縮するのには適しておらず、処理量が制限されたり、回収CO
2
の濃度が増加しないという問題があった。
【０００９】
なお、特許文献３のように、膜分離装置とPSAを組み合わせることで、低濃度で二酸化炭素が含有されたCO
2
含有ガスを濃縮することが可能である。
しかし、特許文献３では、PSAの運転条件に関する詳細な記述がなく、回収CO
2
濃度も95.2%であり、必ずしも満足できるものではなかった。
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、PSAを用いて高純度で高回収率の二酸化炭素回収方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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